DE19524444C2

DE19524444C2 - Turbine blade measuring device

Info

Publication number: DE19524444C2
Application number: DE1995124444
Authority: DE
Inventors: Dieter Bohn; Gerhard Fitzky; Joachim Funcke; Klaus Holzenthal
Original assignee: Individual
Current assignee: BOHN, DIETER, PROF.DR.-ING, 47447 MOERS, DE
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: DE19524444A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufelmeßvorrichtung zur meßtechnischen Erfassung von mechanischen Zustands parametern an den Laufschaufeln einer laufenden Turbine, - mit zumindest einer Sondenhalterung und einer mit der Sondenhalterung verbundenen lichtoptischen Sonde mit Senderoptik und Empfängeroptik, welche Sonde einen Sendestrahlengang sowie einen Empfangsstrahlengang aufweist, wobei die Sondenhalterung in den Turbinen gehäuseinnenraum eingeführt und die Sonde im Bereich der Laufschaufelspitzen angeordnet ist, wobei das über den Sendestrahlengang einfallende Meßlicht an den Laufschaufelspitzen streuend reflektiert und mit Hilfe des Empfangsstrahlenganges gesammelt sowie der meßtechnischen Auswertung zugeführt wird und wobei ein Beleuch tungs-Lichtwellenleiter und ein Empfänger-Lichtwellenleiter vorgesehen sind. Eine solche Turbinenschaufel messvorrichtung ist bis auf "streuend" aus VGB Kraftwerkstechnik 73 (1993), Heft 1, Seiten 29 bis 33, bekannt. - Bei der Turbine handelt es sich um eine Dampf- oder um eine Gasturbine. Die Laufschaufeln sind auf der Turbinenwelle befestigt. Die Drehzahl der Turbinenwelle mag z. B. 3.000 Umdrehungen/min betragen. Die Werkstoffe der Vorrichtung sind den auftretenden Temperaturen angepaßt. Mechanische Zustandsparameter meint solche, die Aussagen über die Bewegung der Laufschaufeln machen, insbesondere Aussagen über Schwingungsphänomene der Laufschaufeln.The invention relates to a turbine blade measuring device for the measurement of mechanical state parameters on the blades of a running turbine, - with at least one probe holder and a light-optical probe connected to the probe holder with transmitter optics and receiver optics, the probe having a transmission beam path and a reception beam path, the probe holder in introduced the turbine housing interior and the probe is arranged in the area of the blade tips, the measuring light incident via the transmission beam path being scatteredly reflected at the blade tips and collected with the aid of the received beam path and fed to the metrological evaluation and with a lighting optical fiber and a receiver optical fiber are provided. Such a turbine blade measuring device is known apart from "scattering" from VGB Kraftwerkstechnik 73 ( 1993 ), No. 1, pages 29 to 33. - The turbine is a steam or a gas turbine. The blades are attached to the turbine shaft. The speed of the turbine shaft may e.g. B. 3,000 revolutions / min. The materials of the device are adapted to the temperatures that occur. Mechanical state parameters mean those that make statements about the movement of the moving blades, in particular statements about vibration phenomena of the moving blades.

Bei der bekannten Turbinenschaufelmeßvorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, besitzt die lichtoptische Sonde zwei optische Achsen, eine die sich auf die Senderoptik bezieht und den Sendestrahlengang bestimmt, und eine andere, die sich auf die Empfängeroptik bezieht und den Empfangsstrahlengang bestimmt. Die beiden optischen Achsen schneiden sich. Der Schnittpunkt muß sehr genau auf den Laufschaufelspitzen liegen, auch wenn die Reflexion in störendem Maße streut. Eine genaue Justierung des Schnittpunktes der optischen Achsen auf der Laufschaufelspitze ist jedoch, zumindest beim Anlaufen der Turbine, nicht möglich, weil unterschiedliche Wärmedehnungen auftreten. Schon aus diesem Grunde sind die vorstehend behandelten bekannten Maßnahmen verbesserungsbedürftig. Im übrigen leiden die bekannten Maßnahmen daran, daß bei, z. B. wegen des beschränkten Einbauraumes, vorgegebenem Durchmesser der Sonde insgesamt für die Empfängeroptik nur ein geringer Platz zur Verfügung steht und ein beachtlicher Anteil der Intensität des reflektierten Streulichtes nicht meßwirksam wird. Das kann das Auflösungsvermögen für die Meßimpulse beeinträchtigen. In bezug auf die meßtechnische Erfassung der mechanischen Zustandsparameter ist die Meßgenauigkeit verbesserungs fähig.In the known turbine blade measuring device, of the the invention is based, the light-optical probe has two optical axes, one that relates to the transmitter optics and determines the transmission beam path, and another that relates to the receiver optics and the Received beam path determined. The two optical axes intersect. The intersection must be very precise on the Blade tips lie, even if the reflection in disturbing dimensions. A precise adjustment of the Intersection of the optical axes on the Blade tip is, however, at least when starting the Turbine, not possible because different Thermal expansion occurs. For this reason alone known measures discussed above in need of improvement. Otherwise, the well-known suffer Measures to ensure that, for. B. because of the limited Installation space, predetermined diameter of the probe as a whole only a small space is available for the receiver optics stands and a considerable part of the intensity of the reflected scattered light is not effective. That can affect the resolution of the measuring pulses. With regard to the measurement of the mechanical State parameter is the measurement accuracy improvement able to.

Aus der EP 0 153 804 A1 ist eine Vorrichtung zur messtechnischen Erfassung von mechanischen Zustands parametern des Inneren von Maschinen, mit zumindest einer Sondenhalterung und einer mit der Sondenhalterung verbundenen lichtoptischen Sonde mit Senderoptik und Empfängeroptik bekannt, welche Sonde einen Sendestrahlengang sowie einen Empfangsstrahlengang aufweist, wobei die Sondenhalterung in den Maschineninnenraum eingeführt ist, wobei das über den Sendestrahlengang einfallende Messlicht am Maschineninneren reflektiert und mit Hilfe des Empfangsstrahlenganges gesammelt sowie der messtechnischen Auswertung zugeführt wird, wobei ein Beleuchtungs-Lichtwellenleiter und ein Empfänger-Lichtwellenleiter vorhanden sind, wobei die Sonde eine einzige optische Achse aufweist, zu der die Sendeoptik koaxial angeordnet ist, wobei die Empfängeroptik gegenüber der Senderoptik einen größeren Durchmesser aufweist und die Senderoptik, in Richtung der optischen Achse betrachtet, konzentrisch umgibt. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Untersuchung von Rohrinnenflächen einsetzbar.EP 0 153 804 A1 describes a device for measurement of mechanical status parameters of the interior of machines, with at least one Probe holder and one with the probe holder connected optical probe with transmitter optics and Receiver optics known which probe one Transmitting beam path and a receiving beam path has, wherein the probe holder in the Machine interior is introduced, which over the Measuring beam incident on the inside of the machine reflected and with the help of the received beam path collected and fed to the metrological evaluation being, a lighting optical fiber and a Receiver fiber optic cables are present, with the probe has a single optical axis to which the transmission optics is arranged coaxially, with the receiver optics opposite the transmitter optics has a larger diameter and the Transmitter optics, viewed in the direction of the optical axis, concentrically surrounds. The device is particularly for Examination of inner pipe surfaces can be used.

Die DE 43 20 845 C1 beschreibt eine Anordnung zur Messung von Streulicht in Bohrungen von Werkstücken oder in Rohren. Aus der DE 43 20 845 C1 ist eine Vorrichtung zur messtechnischen Erfassung von mechanischen Zustands parametern von Bohrungen oder Rohren, mit zumindest einer Sondenhalterung und einer mit der Sondenhalterung verbundenen lichtoptischen Sonde mit Senderoptik und Empfängeroptik bekannt, welche Sonde einen Sendestrahlengang sowie einen Empfangsstrahlengang aufweist, wobei die Sondenhalterung in die Bohrung oder das Rohr eingeführt ist, wobei das über den Sendestrahlengang einfallende Messlicht an der Bohrung oder dem Rohrinneren reflektiert und mit Hilfe des Empfangsstrahlenganges gesammelt sowie der messtechnischen Auswertung zugeführt wird, wobei ein Beleuchtungs- Lichtwellenleiter und mindestens ein Empfänger- Lichtwellenleiter vorhanden sind, wobei die Sonde eine einzige optische Achse aufweist, zu der die Senderoptik koaxial angeordnet ist, und wobei die Empfängeroptik gegenüber der Senderoptik einen größeren Durchmesser aufweist und die Senderoptik, in Richtung der optischen Achse betrachtet, konzentrisch umgibt. Das Messlicht ist Laserlicht.DE 43 20 845 C1 describes an arrangement for measurement of stray light in holes in workpieces or in Pipes. DE 43 20 845 C1 describes a device for measurement of mechanical status parameters of bores or pipes, with at least one Probe holder and one with the probe holder connected optical probe with transmitter optics and Receiver optics known which probe one Transmitting beam path and a receiving beam path has, wherein the probe holder in the bore or the pipe is inserted, which over the Measuring beam incident at the borehole or reflected inside the pipe and with the help of the Received beam path collected and the metrological Evaluation is supplied, with a lighting Optical fiber and at least one receiver Optical fibers are present, the probe being a has a single optical axis to which the transmitter optics are arranged coaxially, and wherein the receiver optics a larger diameter than the transmitter optics has and the transmitter optics, in the direction of the optical Viewed axis, concentrically surrounds. The measuring light is Laser light.

Die Druckschriften DE 35 11 350 C2, DE 36 37 789 C2 und G. Schröder, "Technische Optik", 4. Auflage, Vogel-Buch verlag, 1984, S. 100 beschreiben verschiedene Anordnungen von Bildleitern und Lichtleitern in Endoskopen allgemein.The publications DE 35 11 350 C2, DE 36 37 789 C2 and G. Schröder, "Technical Optics", 4th edition, Vogel book verlag, 1984, p. 100 describe different arrangements of image guides and light guides in endoscopes in general.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die Meßgenauigkeit einer Turbinenschaufelmeßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen Mitteln zu verbessern.The invention is based on the technical problem that Accuracy of measurement of a turbine blade measuring device according to the preamble of claim 1 with simple means improve.

Ausgehend von einer Turbinenschaufelmeßvorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonde eine einzige optische Achse aufweist, zu der die Senderoptik koaxial angeordnet ist und zu der der Sendestrahlengang konzentrisch verläuft, daß die Empfängeroptik gegenüber der Senderoptik einen größeren Durchmesser aufweist und die Senderoptik, in Richtung der optischen Achse betrachtet, konzentrisch umgibt, sowie der Empfangsstrahlengang rotationssymmetrisch zur optischen Achse verläuft. Starting from a turbine blade measuring device with the Characteristics described in the beginning becomes the task solved according to the invention in that the probe is a single has optical axis to which the transmitter optics coaxial is arranged and to which the transmission beam path runs concentrically that the receiver optics compared to the Transmitter optics has a larger diameter and the Transmitter optics, viewed in the direction of the optical axis, concentrically surrounds, as well as the receiving beam path runs rotationally symmetrical to the optical axis.

Aus Gründen der Meßdatenanalyse und Verarbeitung empfiehlt es sich, gemäß dem Anspruch 2, die Anordnung so zu treffen, daß, bezogen auf einen Kranz von Laufschaufeln, zwei Sondenhalterungen mit Sonden angeordnet sind, die gleich ausgebildet sind, und daß diese Sonden in Umlaufrichtung der Laufschaufeln um einen Bogenabschnitt versetzt sind. Man kann zusätzlich eine Referenzsonde vorsehen, die z. B. auf die Turbinenwelle oder dort angeordnete Meßwertgeber arbeitet. Sie kann z. B. dazu dienen, bei Messungen an Laufschaufeln eine Korrelation zwischen Meßsignal und diskreter Schaufel herzustellen.Recommended for reasons of measurement data analysis and processing it, according to claim 2, to make the arrangement so that, based on a ring of blades, two Probe holders are arranged with probes that are the same are formed, and that these probes in the circumferential direction the blades are offset by an arc section. You can also provide a reference probe, the z. B. on the turbine shaft or sensors arranged there is working. You can e.g. B. serve for measurements Blades a correlation between measurement signal and to produce a discrete blade.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die vorstehend beschriebenen Mängel der bekannten Maßnahmen von der asymmetrischen Anordnung von Senderoptik und Empfängeroptik und den zugeordneten Strahlengängen bei der bekannten Ausführungsform ausgehen. Demgegenüber arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung nur mit einer einzigen optischen Achse und der entsprechenden Symmetrie. Dieses erlaubt weitere Ausbildungen und weitere Vorteile.The invention is based on the knowledge that the Defects of the known measures of the asymmetrical arrangement of the transmitter optics and Receiver optics and the assigned beam paths at known embodiment. In contrast works the device according to the invention with only one optical axis and the corresponding symmetry. This allows further training and further advantages.

Nach bevorzugter Ausführungsform gemäß dem Anspruch 3 ist die Anordnung so getroffen, daß der Beleuchtungs- Lichtwellenleiter an die Senderoptik angekoppelt ist, daß in Richtung des Sendestrahlenganges hinter der Senderoptik die Empfängeroptik angeordnet ist, und daß der Sendestrahlengang hinter der Empfängeroptik zumindest im Bereich der Laufschaufelspitzen in einem Arbeitsbereich ein ausreichend paralleles Strahlenbündel ausbildet. Nach bevorzugter Ausführungsform (Anspruch 4) der Erfindung leitet die Empfängeroptik das streuend reflektierte Meßlicht bündelnd auf einen in der optischen Achse liegenden Punkt, in dem der Empfänger-Lichtwellenleiter mit seiner Stirnfläche angeordnet ist. Die Senderoptik und die Empfängeroptik können unterschiedlich gestaltet sein. Die optische Einrichtung kann sehr einfach ausgeführt sein. Im einfachsten Falle (Anspruch 5) sind die Senderoptik und die Empfängeroptik als einzelne Linsen ausgeführt. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung (Anspruch 6) besitzt die Empfängeroptik einen Durchmesser, der um einen Faktor 3 bis 10, vorzugsweise um einen Faktor von etwa 6, größer ist als der Durchmesser der Senderoptik. Es können (Anspruch 7) die Senderoptik und die Empfängeroptik in einer als rohrförmige Hülse ausgeführten Sondenhalterung am laufschaufelseitigen Ende angeordnet und der Beleuchtungs- Lichtwellenleiter sowie der Empfänger-Lichtwellenleiter in die Hülse eingesetzt werden. Die Hülse erleichtert den leichten Einbau und dabei die Positionierung. Gemäß dem Anspruch 8 sind die Senderoptik und die Empfängeroptik in der als rohrförmige Hülse ausgeführten Sondenhalterung mit Hilfe von mechanischen Elementen justierbar, vorzugsweise mit geringen Toleranzen. Es versteht sich, daß die Sondenhalterung ihrerseits in dem Turbinengehäuse positioniert und eingerichtet wird.According to a preferred embodiment according to claim 3 arranged so that the lighting Optical fiber is coupled to the transmitter optics that in the direction of the transmission beam behind the transmitter optics the receiver optics is arranged, and that the Transmitting beam path behind the receiver optics at least in the Area of the blade tips in a work area forms a sufficiently parallel beam. To preferred embodiment (claim 4) of the invention the receiver optics directs the scattered reflection Focusing measuring light on one in the optical axis lying point where the receiver fiber optic cable with its end face is arranged. The transmitter optics and the Receiver optics can be designed differently. The optical device can be made very simple. in the simplest cases (claim 5) are the transmitter optics and the Receiver optics designed as individual lenses. To preferred embodiment of the invention (claim 6) the receiver optics has a diameter that is around one Factor 3 to 10, preferably by a factor of about 6, is larger than the diameter of the transmitter optics. It can (Claim 7) the transmitter optics and the receiver optics in a probe holder designed as a tubular sleeve on blade end arranged and the lighting Optical fiber and the receiver optical fiber in the sleeve can be used. The sleeve makes it easier easy installation and positioning. According to the Claim 8 are the transmitter optics and the receiver optics in the probe holder designed as a tubular sleeve Adjustable using mechanical elements, preferably with small tolerances. It is understood that the Probe holder in turn in the turbine housing positioned and set up.

Gemäß dem Anspruch 9 arbeitet die Sonde mit Laserlicht, vorzugsweise im sichtbaren Bereich. Es besteht aber auch die Möglichkeit (Anspruch 1), die Sonde mit weißem Licht, vorzugsweise im sichtbaren Bereich, arbeiten zu lassen. Weißes Licht meint dabei nichtkohärentes Licht.According to claim 9, the probe works with laser light, preferably in the visible range. But there is also the possibility (claim 1), the probe with white light, preferably work in the visible area. White light means non-coherent light.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following the invention is based on a Embodiment representing drawing in more detail explained. They show a schematic representation

Fig. 1 einen Radialschnitt durch eine Turbine, die mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist, Fig. 1 is a radial section through a turbine, which is equipped with a device according to the invention,

Fig. 2 einen Zeitschrieb mit Meßimpulsen, die bei der Anordnung nach Fig. 1 mit der Vorrichtung nach der Erfindung aufgenommen worden sind, Fig. 2 shows a time response with measurement pulses which have been recorded with the apparatus of the invention in the arrangement of Fig. 1,

Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1 mit weiteren Einzelheiten, Fig. 3 shows the enlarged detail A of the article of FIG. 1 in more detail,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Gegenstand der Fig. 3 um 90° gedreht, Fig. 4 ° rotated a longitudinal section through the subject of FIG. 3 to 90,

Fig. 5 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand der Fig. 4 ohne Laufschaufelspitze und Fig. 5 shows the enlarged section B from the subject of Fig. 4 without the blade tip and

Fig. 6 ein Halterungselement aus dem Gegenstand der Fig. 4. Fig. 6 is a support member from the article of Fig. 4.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur meßtechnischen Erfassung von mechanischen Zustands parametern an den Laufschaufeln einer laufenden Turbine. Eine solche ist in der Fig. 1 angedeutet. Zur Vorrichtung gehört zumindest eine Sondenhalterung 1 und eine mit der Sondenhalterung 1 verbundene lichtoptische Sonde 2 mit Senderoptik 3 und Empfängeroptik 4. Dazu wird auf eine vergleichende Betrachtung der Fig. 3 und 4 verwiesen. Die Sonde 2 weist einen Sendestrahlengang 5 und einen Empfangsstrahlengang 6 auf. Die Sondenhalterung 1 ist in den Turbinengehäuseinnenraum 7 eingeführt und die Sonde 2 insgesamt ist im Bereich der Laufschaufelspitzen 8 angeordnet. Man erkennt aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 3 bis 5, daß das über den Sende strahlengang 5 einfallende Meßlicht an den Lauf schaufelspitzen 8 streuend reflektiert und mit Hilfe des Empfangsstrahlenganges 6 gesammelt sowie der meßtechnischen Auswertung zugeführt wird. In der Fig. 1 wurde eine Auswertungsapparatur 9 angedeutet. Zur Sonde 2 gehört ein Beleuchtungs-Lichtwellenleiter 10 und ein Empfänger- Lichtwellenleiter 11.The device shown in the figures is used for the measurement of mechanical status parameters on the blades of a running turbine. Such is indicated in FIG. 1. The device includes at least one probe holder 1 and a light-optical probe 2 connected to the probe holder 1 with transmitter optics 3 and receiver optics 4 . For this purpose, reference is made to a comparative analysis of FIGS. 3 and 4. The probe 2 has a transmission beam path 5 and a reception beam path 6 . The probe holder 1 is inserted into the turbine housing interior 7 and the probe 2 as a whole is arranged in the region of the blade tips 8 . It can be seen from a comparative examination of FIGS. 3 to 5 that the measuring light incident via the transmitting beam path 5 is scatteredly reflected at the blade tips 8 and collected with the aid of the receiving beam path 6 and is fed to the metrological evaluation. An evaluation apparatus 9 has been indicated in FIG. 1. An illuminating optical waveguide 10 and a receiving optical waveguide 11 belong to the probe 2 .

Die Sonde weist eine einzige optische Achse 12 auf, zu der die Senderoptik 3 koaxial angeordnet ist und zu der der Sendestrahlengang 5 konzentrisch verläuft. Die Empfängeroptik 4 weist gegenüber der Senderoptik 3 einen wesentlich größeren Durchmesser auf und umgibt diese, in Richtung der optischen Achse betrachtet, konzentrisch. Der Empfangsstrahlengang 6 verläuft konzentrisch zum Sendestrahlengang 5.The probe has a single optical axis 12 , to which the transmitter optics 3 are arranged coaxially and to which the transmission beam path 5 runs concentrically. The receiver optics 4 has a much larger diameter than the transmitter optics 3 and concentrically surrounds them, viewed in the direction of the optical axis. The received beam path 6 is concentric with the transmitted beam path 5 .

Im Ausführungsbeispiel sind, bezogen auf einen Kranz von Laufschaufeln 13, zwei Sondenhalterungen 1 mit Sonde 2 angeordnet, die gleich ausgebildet sind. Die Sondenhalterungen 1 mit der Sonde 2 sind in Umlaufrichtung der Laufschaufeln um einen Bogenabschnitt versetzt. Das zeigt die Fig. 1, in der man außerdem eine Referenzsonde 14 erkennt, die mit der Turbinenwelle 15 zusammenarbeitet. In the exemplary embodiment, based on a ring of rotor blades 13 , two probe holders 1 with probe 2 are arranged, which are of identical design. The probe holders 1 with the probe 2 are offset by an arc section in the direction of rotation of the blades. This is shown in FIG. 1, in which one can also recognize a reference probe 14 which works together with the turbine shaft 15 .

Die Fig. 4 läßt erkennen, daß an die Senderoptik 3 der Beleuchtungs-Lichtwellenleiter 10 angekoppelt ist. In Richtung des Sendestrahlenganges 5 hinter dieser Senderoptik 3 befindet sich die Empfängeroptik 4. Der Sendestrahlengang 5 hinter der Empfängeroptik 4 bildet zumindest im Bereich der Laufschaufelspitzen 8 ein ausreichend paralleles Strahlenbündel. Auf diese Weise entsteht ein Arbeitsbereich 16, der in der Fig. 5 vergrößert angedeutet wurde. Die Empfängeroptik 4 bündelt das gestreut reflektierte Meßlicht und leitet es auf einen in der optischen Achse 12 liegenden Punkt, in dem der Empfänger-Lichtwellenleiter 11 mit seiner Stirnfläche angeordnet ist. Die Senderoptik 3 sowie die Empfängeroptik 4 sind in Form von einzelnen Linsen dargestellt. Die optischen Probleme der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich im allgemeinen mit zwei einzelnen Linsen beherrschen. Im Ausführungsbeispiel weist die Empfängeroptik 4 einen Durchmesser auf, der um einen Faktor 3 bis 10, vorzugsweise um einen Faktor von etwa 6, größer ist als der Durchmesser der Senderoptik 3. FIG. 4 shows that the optical waveguide 10 is coupled to the transmitter optics 3 . The receiver optics 4 are located behind this transmitter optics 3 in the direction of the transmission beam path 5 . The transmitting beam path 5 behind the receiver optics 4 forms a sufficiently parallel beam at least in the area of the blade tips 8 . In this way, a work area 16 is created , which has been indicated enlarged in FIG. 5. The receiver optics 4 bundles the scattered reflected measurement light and guides it to a point lying in the optical axis 12 , in which the end face of the receiver optical waveguide 11 is arranged. The transmitter optics 3 and the receiver optics 4 are shown in the form of individual lenses. The optical problems of the device according to the invention can generally be mastered with two individual lenses. In the exemplary embodiment, the receiver optics 4 have a diameter that is larger by a factor of 3 to 10, preferably by a factor of about 6, than the diameter of the transmitter optics 3 .

Bei der Vorrichtung bedürfen die Sonde 2 bzw. die Sonden 2 der Positionierung und sind die Sonde 2 bzw. die Sonden 2 vorzugsweise auch justierbar. Die Fig. 4 macht deutlich, daß die Senderoptik 3 und die Empfängeroptik 4 in einer als rohrförmige Hülse ausgeführten Sondenhalterung 1 am laufschaufelseitigen Ende 8 angeordnet sind, und daß der Beleuchtungs-Lichtwellenleiter 10 sowie der Empfänger- Lichtwellenleiter 11 in die Hülse eingeführt sind. Auf diese Weise kann der Einbau einfach durchgeführt werden. In the device, the probe 2 or the probes 2 need to be positioned and the probe 2 or the probes 2 are preferably also adjustable. Fig. 4 makes it clear that the transmitter optics 3 and the receiver optics 4 are arranged in a probe holder 1 designed as a tubular sleeve at the blade-side end 8 , and that the illuminating optical waveguide 10 and the receiver optical waveguide 11 are inserted into the sleeve. In this way, the installation can be carried out easily.

Die Hülse kann entsprechend in den Turbinengehäuseinnenraum 7 eingeführt werden. Sie kann dabei positioniert und eingerichtet werden. Die Senderoptik 3 und die Empfängeroptik 4 in der rohrförmigen Hülse können auf einfache Weise mit mechanischen Elementen justiert, insbesondere in Richtung der optischen Achse 12 verschoben werden, was nicht gezeichnet wurde, da insoweit auf übliche mechanische Einrichtungen der Optik zurückgegriffen werden kann. Zur Halterung dient im Ausführungsbeispiel ein in Fig. 6 gezeigtes Speichenrad 17, in dessen Zentrum die Senderoptik 3 angeordnet ist.The sleeve can be inserted into the turbine housing interior 7 accordingly. It can be positioned and set up. The transmitter optics 3 and the receiver optics 4 in the tubular sleeve can be adjusted in a simple manner with mechanical elements, in particular displaced in the direction of the optical axis 12 , which has not been drawn, since conventional mechanical devices of the optics can be used in this respect. In the exemplary embodiment, a spoke wheel 17 shown in FIG. 6 is used for mounting, in the center of which the transmitter optics 3 are arranged.

Wie bereits erwähnt, können die Sonden 2 mit weißem Licht und mit Laserlicht arbeiten, vorzugsweise arbeitet man im sichtbaren Bereich. Die beiden Sonden in Fig. 1 erzeugen Meßimpulse 18, die in Fig. 2 über der Zeitachse 19 ₁ und 19 ₂ aufgetragen sind. Die Meßimpulse 18 und die Zeitverschiebung t, die auf der Zeitachse 19 ₃ angedeutet sind, erlauben die Ermittlung der eingangs angesprochenen Zustandsparameter, insbesondere Aussagen über das Schwingungsverhalten der Laufschaufeln 13, und zwar bei der Vorrichtung mit großem Auflösungsvermögen.As already mentioned, the probes 2 can work with white light and with laser light, preferably in the visible range. The two probes in FIG. 1 generate measuring pulses 18 , which are plotted in FIG. 2 over the time axis 19 ₁ and 19 ₂ . The measuring pulses 18 and the time shift t, which are indicated on the time axis 19 ₃ , allow the determination of the condition parameters mentioned at the outset, in particular statements about the vibration behavior of the rotor blades 13 , specifically in the device with a high resolving power.

Claims

1. Turbine blade measuring device for measuring mechanical state parameters on the blades of a running turbine, with
at least one probe holder and a light-optical probe with transmitter optics and receiver optics connected to the probe holder,
which probe has a transmitting beam path and a receiving beam path, the probe holder being inserted into the turbine housing interior and the probe being arranged in the area of the blade tips, the measuring light incident over the transmitting beam path being scatteredly reflected at the blade tips and collected with the aid of the receiving beam path and fed to the metrological evaluation and wherein an illuminating optical waveguide and a receiving optical waveguide are provided, characterized in that the probe ( 2 ) has a single optical axis ( 12 ) to which the transmitter optics ( 3 ) are arranged coaxially and to which the transmission beam path ( 5 ) runs concentrically that the receiver optics ( 4 ) has a larger diameter than the transmitter optics ( 3 ) and concentrically surrounds the transmitter optics ( 3 ), viewed in the direction of the optical axis ( 12 ), and the receive beam path ( 6 ) is rotationally symmetrical to the opt axis ( 12 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that, based on a ring of blades ( 13 ), two probe holders ( 1 ) with probes ( 2 ) are arranged, which are of the same design, and that these probes ( 2 ) in the circumferential direction of the Blades are offset by an arc section.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the illuminating optical waveguide ( 10 ) is coupled to the transmitter optics ( 3 ), that in the direction of the transmission beam path ( 5 ) behind the transmitter optics ( 3 ), the receiver optics ( 4 ) is arranged, and that the transmission beam path ( 5 ) forms a sufficiently parallel beam bundle behind the receiver optics ( 4 ) at least in the area of the blade tips ( 8 ) in a working area ( 16 ).

4. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the receiver optics ( 4 ) bundles the scattered reflected measuring light and directs it to a point in the optical axis ( 12 ) in which the receiver optical waveguide ( 11 ) with its End face is arranged.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transmitter optics ( 3 ) and the receiver optics ( 4 ) are designed as individual lenses.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the receiver optics ( 4 ) has a diameter which is larger by a factor of 3 to 10, preferably by a factor of about 6, than the diameter of the transmitter optics ( 3 ) .

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmitter optics ( 3 ) and the receiver optics ( 4 ) in a tubular sleeve probe holder ( 1 ) at the blade end ( 8 ) are arranged, and that the lighting device - Optical fiber ( 10 ) and the receiver optical fiber ( 11 ) are inserted into the sleeve.

8. The device according to claim 7, characterized in that the transmitter optics ( 3 ) and the receiver optics ( 4 ) in the tubular sleeve designed as a probe holder ( 1 ) are adjustable with the aid of mechanical adjusting elements.

9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the probe with laser light, preferably in the visible area.

10. Device according to one of claims 1 to 7, characterized characterized that the probe with white light, preferably in the visible range.